丹江口水庫水環(huán)境評價方法探討

趙文耀

(長江委水文局漢江水環(huán)境監(jiān)測中心，湖北 襄陽 441022)

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丹江口水庫水環(huán)境評價方法探討

趙文耀

(長江委水文局漢江水環(huán)境監(jiān)測中心，湖北 襄陽 441022)

從南水北調(diào)中線水源地丹江口水庫的水質(zhì)監(jiān)測評價出發(fā)，初步分析了目前水源地水質(zhì)監(jiān)測評價的現(xiàn)狀。指出單因子評價法在評價水質(zhì)時存在的過保護(hù)問題等，并進(jìn)一步分析了水質(zhì)監(jiān)測評價存在的問題，闡明了丹江口水庫作為南水北調(diào)中線水源地的重要性。提出根據(jù)水質(zhì)指標(biāo)對水體功能類別的影響程度進(jìn)行改進(jìn)評價，以及需采取的相關(guān)水質(zhì)監(jiān)測評價措施等。

水源地； 水質(zhì)監(jiān)測；監(jiān)測評價； 南北水調(diào)工程；丹江口水庫

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源短缺和水環(huán)境污染問題日益突出，作為南水北調(diào)中線工程水源地的丹江口水庫，調(diào)水遠(yuǎn)涉千余公里入京津，其水質(zhì)狀況是眾目焦點(diǎn)。水環(huán)境質(zhì)量狀況直接影響著調(diào)水水質(zhì)，甚至決定著工程的效益，是確保南水北調(diào)中線工程長期有效調(diào)水的關(guān)鍵所在，而水質(zhì)評價的準(zhǔn)確性與評價方法的科學(xué)性也直接關(guān)系到能否準(zhǔn)確反映庫區(qū)水體的水質(zhì)污染狀況[1]。

1 流域概述

1.1 自然環(huán)境

漢江是長江的最大支流，發(fā)源于秦嶺南麓，干流流經(jīng)陜西、湖北兩省，支流旁及四川、河南等省，于武漢市匯入長江。干流總長1 570余千米，丹江口水庫以上為漢江上游，水庫周邊山高坡陡，深谷連綿，山地丘陵面積占97%，盆地小平原面積占3%，其地形特點(diǎn)是崗嶺起伏，寬窄相間，森林覆蓋面積甚少，總的趨勢是由西北向東面傾斜。

1.2 流域概況

丹江口水庫控制流域面積95萬km2，跨陜鄂豫三省，主要支流有堵河、神定河、浪河、老灌河和天河等二十余條，河流主要以降水補(bǔ)給為主，多年平均降水量為1 000 mm，多年平均入庫水量為395億m3。南水北調(diào)中線工程丹江口水庫正常蓄水位從原來的157m升至170m，蓄水面積由750 km2增加到1 050 km2，正常蓄水庫容從原來的175億m3升至290億m3?，F(xiàn)階段是具有防洪、調(diào)水、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)及水產(chǎn)的綜合性水庫。

2 水環(huán)境評價

2.1 水質(zhì)監(jiān)測分析

丹江口水庫是由漢江及丹江兩庫區(qū)并聯(lián)而成，主要水源為漢江、丹江及重要支流，而徑流主要來源于降雨。丹江口水庫建成后，水文條件改變，水質(zhì)、水生態(tài)也在變化。根據(jù)40余年的水質(zhì)監(jiān)測資料分析，特別是對近年來的水質(zhì)監(jiān)測資料分析評價表明，除少數(shù)江段個別項目超過地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)外，漢江上游(丹江口水庫以上)的水質(zhì)都達(dá)到了Ⅲ類以上標(biāo)準(zhǔn)，Ⅰ～Ⅲ類水河長占 90.3%，水庫屬于中營養(yǎng)型水庫。

為了監(jiān)測丹江口水庫的受污染程度及水質(zhì)狀況，在進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測及水功能區(qū)監(jiān)測時，采用單因子評價法評價水質(zhì)并分析其污染原因，進(jìn)而提出防止污染控制措施。監(jiān)測評價結(jié)果表明：①丹江口水庫主庫區(qū)水質(zhì)良好，水庫流域水質(zhì)符合Ⅰ～Ⅱ類水體功能要求的監(jiān)測斷面占88%；②符合Ⅲ類水體功能要求的監(jiān)測斷面占8%；③符合Ⅳ類以上水體功能要求的監(jiān)測斷面占4%。而且，符合Ⅲ類水體以下的監(jiān)測斷面基本上都是支流水體，所以說基本符合對水體功能的要求，可以看出水質(zhì)總體優(yōu)良，是南水北調(diào)中線工程的理想水源地。

2.2 水質(zhì)評價方法

我國目前實施的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)將水質(zhì)分為Ⅴ類，并且對水質(zhì)評價做出了具體規(guī)定：地表水環(huán)境質(zhì)量評價應(yīng)根據(jù)實現(xiàn)的水域功能類別，選取相應(yīng)類別標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行單因子評價，評價結(jié)果應(yīng)說明水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況，超標(biāo)的應(yīng)說明超標(biāo)項目和超標(biāo)倍數(shù)。

在地表水分析評價中，用于水質(zhì)評價的數(shù)學(xué)模型很多，但由于水質(zhì)評價參數(shù)與水質(zhì)等級間的非線性關(guān)系以及水體污染的復(fù)雜性，水質(zhì)評價至今也沒有公認(rèn)的、通用的數(shù)學(xué)模型?，F(xiàn)在常用的單因子水質(zhì)評價法是我國實施多年且獲得認(rèn)可的一種方法。目前，監(jiān)測的重點(diǎn)水功能區(qū)，省界重點(diǎn)斷面等水質(zhì)監(jiān)測評價結(jié)果中，均采用單因子評價法評價水體的質(zhì)量狀況。該方法在所有的水質(zhì)監(jiān)測項目中，以其中最差的項目指標(biāo)來代表某水體的水質(zhì)狀況，這樣評價其實不科學(xué)，未考慮其他參數(shù)指標(biāo)的影響，即屏蔽了其他參數(shù)的作用。例如，丹江口水庫作為南水北調(diào)中工程的水源地，某個支流糞大腸菌群指標(biāo)超標(biāo)，按單因子評價法去評價，水質(zhì)達(dá)到Ⅳ類，則水體已超過Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，沒有使用功能，但實際上通過水庫的自凈能力以及污水處理等，水質(zhì)能滿足水源地的標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測水體并未喪失使用功能。

在水庫的年度水質(zhì)監(jiān)測評價中，某年的監(jiān)測評價見表1。按單因子評價法評價，總氮1.240 mg/L，水質(zhì)類別就是Ⅳ類水，如按Ⅲ類水為標(biāo)準(zhǔn)，即超標(biāo)0.24倍，但是如果總氮不參與評價，水質(zhì)類別就是Ⅱ類水，實際評價時一般采用總氮不參與評價，但這樣評價不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，也沒有技術(shù)規(guī)定支持。

3 問題及探討

3.1 存在的問題

《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)規(guī)定：Ⅲ類水主要適用于集中式生活飲用水地表水水源地二級保護(hù)區(qū)、魚蝦越冬場、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)。在丹江口水庫的水質(zhì)評價中，如按單因子評價法評價，總氮為1.240 mg/L，水質(zhì)類別就是Ⅳ類水， 即超標(biāo)水域失去Ⅲ類水的使用功能。 然而，首先應(yīng)該分析總氮對水庫以及水源地使用用途的影響程度，并分析其成因，看水源地是否超過了Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的使用功能，再進(jìn)一步作出結(jié)論。如果水源地沒有超過Ⅲ類水體的功能，而只是水源地的某項水質(zhì)參數(shù)超過了Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，就判斷該水體失去使用功能，那要達(dá)到丹江口水庫不超過Ⅱ類水的標(biāo)準(zhǔn)就會困難。因此，對于具體項目具體分析是比較合理的。

表1 水質(zhì)監(jiān)測成果 mg/L

作為世界上規(guī)模最大的調(diào)水工程之一，丹江口水庫水質(zhì)總體評價是優(yōu)良的，有個別項目超標(biāo)不會影響整體的水質(zhì)狀況。南水北調(diào)中線工程要求水源地的水質(zhì)達(dá)到國家地表水Ⅱ類以上的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3838—2002)，即水質(zhì)項目總磷不超過0.025mg/L,總氮不超過0.5mg/L，高錳酸鹽指數(shù)不超過4 mg/L，五日生化需氧量不超過3mg/L等。根據(jù)長江委漢江水環(huán)境監(jiān)測中心近幾年的監(jiān)測資料，庫區(qū)水質(zhì)總氮指標(biāo)為1.2～1.6mg/L, 總磷為0.00～0.03mg/L,超過或接近了Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。這是因為，一方面近年丹江口水庫上游來水、降雨都在減少，部分支流如神定河排污所致；另一方面, 丹江口水庫靜庫面積達(dá)750 km2,水環(huán)境監(jiān)測布局還不完善，一些水域監(jiān)測代表性不足，對水庫流域進(jìn)行水質(zhì)評價時，不能作出準(zhǔn)確的評價。此外，水庫水環(huán)境評價方法的不同也會造成評價結(jié)果差異。

3.2 初步探討

(1) 監(jiān)測庫區(qū)水體的水質(zhì)狀況是否滿足功能要求，與水質(zhì)項目指標(biāo)的影響有關(guān)，作水質(zhì)評價時，不應(yīng)簡單地認(rèn)為一項水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)，則水體一定不滿足使用功能。合理的評價是分析所有水質(zhì)監(jiān)測項目指標(biāo)對該水域使用功能的需要程度，確定主要影響的項目參數(shù)來評價，即采用多因子評價法來評價。若某一對水體不具有關(guān)鍵影響的指標(biāo)超標(biāo)，水體并不會完全失去使用功能。否則，丹江口水庫作為南水北調(diào)中線的水源地，不超過Ⅱ類水的標(biāo)準(zhǔn)將很難達(dá)到。而如按照滿足和不滿足使用功能兩種情況分析，經(jīng)過分析對比評價后，就可以認(rèn)為水體能夠滿足使用功能，若有多項對水體功能不具有關(guān)鍵影響的參數(shù)指標(biāo)超標(biāo)，也可分析多項指標(biāo)的疊加影響，進(jìn)一步判斷水體是否滿足使用功能，即為了達(dá)到對監(jiān)測水體更科學(xué)合理的評價，需要進(jìn)一步的深入研究。

(2) 為比較水環(huán)境質(zhì)量評價方法的適用性和局限性,在分析幾種常用評價方法的基礎(chǔ)上，利用常規(guī)監(jiān)測的若干個斷面的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對單因子評價法及多因子評價法等方法進(jìn)行了對比分析評價(評價數(shù)據(jù)略)。結(jié)果也表明，單因子評價法評價結(jié)果差異較大,僅有少數(shù)斷面的評價等級一致,且水質(zhì)越差,各種方法所得的評價等級差別就越大。多因子評價法中參數(shù)指標(biāo)權(quán)重的選擇對評價結(jié)果影響較小,統(tǒng)計表明，大部分的斷面評價等級沒有因指標(biāo)權(quán)重而發(fā)生變化。

綜合各種評價方法在理論和實踐上的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合水環(huán)境評價管理需求，可以看出, 如采用單因子評價法判斷水質(zhì)超標(biāo)，要進(jìn)行具體的項目參數(shù)分析。同時，單因子評價法和多因子評價法具有一定的關(guān)聯(lián)性和互補(bǔ)性，可根據(jù)情況選擇運(yùn)用，即在水環(huán)境質(zhì)量評價中可以結(jié)合使用進(jìn)行水質(zhì)評價。

4 結(jié) 語

綜上所述，丹江口水庫作為南水北調(diào)中線工程的水源區(qū)，現(xiàn)行的用單因子評價法來評價庫區(qū)水質(zhì)是不全面的，一般是水質(zhì)等級評價過低，這樣不利于反映庫區(qū)水質(zhì)狀況是否能滿足使用要求。應(yīng)該根據(jù)各個監(jiān)測項目的水質(zhì)類別來分析，科學(xué)合理地評價水體使用功能以及庫區(qū)的綜合水質(zhì)。在分析庫區(qū)水體受損的水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)所對應(yīng)的受損庫區(qū)面積的基礎(chǔ)上，將水體水質(zhì)指標(biāo)與水體受損成因相聯(lián)系，分析出庫區(qū)水體受損的成因，這樣才能有針對性地采取水資源保護(hù)措施。

若有一項水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)，則應(yīng)根據(jù)其對庫區(qū)水體受損的影響程度，作出合理的評價結(jié)論：即若這項水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)且對庫區(qū)水體功能產(chǎn)生關(guān)鍵影響,則庫區(qū)水體評價為不滿足使用功能要求，水域功能完全受損；若這項水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)但對水體功能不具有關(guān)鍵影響或影響不大 ,則可能評價為水體滿足使用功能要求，水體使用功能部分受損或者滿足使用要求，但使用功能降低等。不能認(rèn)為一項指標(biāo)超標(biāo)，則水體一定不滿足使用功能，要具體分析原因并做出合理評價。

若有多項水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)，但對庫區(qū)水體功能不具有關(guān)鍵影響,則應(yīng)先判斷多項指標(biāo)的疊加影響,再判斷水體是否滿足要求，即評價結(jié)論可能是：庫區(qū)水質(zhì)使用功能部分受損或者完全受損，并不認(rèn)為多項指標(biāo)超標(biāo)，則庫區(qū)水質(zhì)一定不滿足使用功能。這樣就避免了水質(zhì)評價等級過低的現(xiàn)象。

研究結(jié)果表明, 丹江口水庫自建成后,在個別支流斷面水質(zhì)污染的情況下,水庫水質(zhì)狀況卻依然保持Ⅱ類以上,說明水庫水體對污染物有較強(qiáng)的凈化能力,從而可以確保庫區(qū)水質(zhì)良好。由于水源地范圍廣、控制污染難度大、影響水質(zhì)污染的物質(zhì)很多，因此要用客觀有效的評價方法，使水質(zhì)評價結(jié)果更加科學(xué)，為水源地的水環(huán)境保護(hù)和管理提供準(zhǔn)確的水環(huán)境評價資料。

[1] 趙文耀. 丹江口水庫流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀[J]. 人民長江, 2006，37(12)：75-76.

(編輯：李 慧)

2016-09-15

趙文耀，男，長江委水文局漢江水環(huán)境監(jiān)測中心，高級工程師.

水質(zhì)評價

1006-0081(2016)11-0020-03

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